【正文】 是智能儀表和便攜 式手持設(shè)備研發(fā)的較好選擇。 MFRC522 支持 MIFARE?更高速的非接觸式通信，雙向 數(shù)據(jù)傳輸速率 高達(dá) 424kbit/s。接收電路需在 RX 和 VMID 之間連接一分壓。CRC）。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，并且出于以后產(chǎn)品升級(jí)和兼容性的考慮，本課題選用 MIFARE 1 卡作為熱表通訊和信息存儲(chǔ)的工具。 內(nèi)含復(fù)位電路、振蕩器電容和掉電檢測電路。是一款性價(jià)比極高的 時(shí)鐘芯片 ，它已被廣泛用于電表、水表、氣表、電話 、傳真機(jī)、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。本系統(tǒng)采用了美國 ATEML 公司推出的 AT24C04 芯片，它的容量是4KB。 512us，為高電平脈沖信號(hào)。 本系統(tǒng)選取的北京惠晶通科技有限公司生產(chǎn)的電極式無磁流量計(jì) DN20。此機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)經(jīng)一種無磁非接觸式傳感器將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送至微處理器，同 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 時(shí)計(jì)算出流體流量。 因超聲波流量傳感器的測量腔體內(nèi)部沒有任何可動(dòng)部件，所以對(duì)介質(zhì)的成份或雜質(zhì)含量沒有要求。葉輪式流量傳感器在規(guī)格上從小口徑到大口徑已形成系列化，能滿足不同使用范圍的要求。針對(duì)這一實(shí)際情況，我們采取加裝特制濾網(wǎng)和磁濾器的措施有效濾除上述雜質(zhì)，延長熱量表的使用時(shí)間。 在國內(nèi)外眾多戶用熱量表產(chǎn)品中，因價(jià)格和功耗等諸多因素，普遍采用小口徑的流量傳感器 。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修 正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。所以多片 DS18B20能夠連接在同一條數(shù)據(jù)線上而不會(huì)造成混亂，這為溫度的多點(diǎn)測量帶來了極大的方便。 （ 2）在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無二的序列號(hào)。從原理上看，用這種方法測溫上限很高。如果其中之一為溫度 計(jì)，就可以用它對(duì)另一個(gè)物體實(shí)現(xiàn)溫度測量，這種測溫方式稱為接觸法。 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)， 在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將使單片機(jī)復(fù)位； VCC掉電期間，此引腳可接備用電源，以保持內(nèi)部 RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 XTAL1接外部晶體的一端， 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。因?yàn)樵趩涡酒希瑩碛徐`巧的 8 位 CPU,使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)所使用。在通訊距離為 40m時(shí)，最高通訊速率可達(dá) 1Mb/s，而且傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳控制功能，即用戶計(jì)量數(shù)據(jù)可遠(yuǎn)傳，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表。非接觸式卡在處理前要與讀 寫器之間進(jìn)行三次相互認(rèn)證，而且在通訊過程中所有的數(shù)據(jù)都加密。非接觸式卡具有可靠性高、操作方便、防沖突、可以適合于多種應(yīng)用、加密性能好等優(yōu)點(diǎn)。 接觸式 IC 卡該類卡是通過 IC 卡讀寫設(shè)備的觸點(diǎn)與 IC 卡的觸點(diǎn)接觸后進(jìn)行數(shù) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 據(jù)的讀寫。 考慮到國內(nèi)的特殊情況，水源差雜質(zhì)多的情況，在熱量表的工作過程中十分容易吸附金屬雜質(zhì)。由于它采用內(nèi)部補(bǔ)償，所以輸出可以從 0℃ 開始。 綜上所述，鑒于本系統(tǒng)需要測量溫度、流量、等參數(shù)，同時(shí)還有鍵盤輸入、數(shù)碼管顯示、通信等，考慮到程序?qū)懭肟臻g、芯片性能等問題，所以選用 AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng) CPU。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 總體設(shè)計(jì)框圖 整個(gè)系統(tǒng)工作由溫度、流量傳感器檢測溫度和流量的變化，然后將溫度信號(hào)和流量信號(hào)傳輸給單片機(jī)控制系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)接收傳感器信號(hào)，通 過軟件程序?qū)ν鈬娐愤M(jìn)行驅(qū)動(dòng)工作，外圍電路主要包括，顯示及報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路、存儲(chǔ)電路、時(shí)鐘電路、鍵盤電路、 IC 卡預(yù)付費(fèi)電路、通信電路及電動(dòng)閥控制電路等。然而，溫度測量精度提高，需要測量計(jì)算的數(shù)據(jù)也就越多。故此法舍去。1 ℃ ；可計(jì)出水溫度 3~100℃ 177。 (2) 按流量收費(fèi) 對(duì)一些使用工業(yè)蒸汽的用戶與供熱單位之間多采用這種辦法。儀表為測溫儀表，特點(diǎn)是安 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 裝容易，價(jià)格較低。目前約 98%的公寓住戶根據(jù)計(jì)量繳納熱費(fèi)。在熱力站的二次水系統(tǒng)中均安裝有變頻調(diào)速的水泵、壓差控制器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣溫補(bǔ)償器以及回水溫度限制器等設(shè)備。近幾年來，國內(nèi)許多部門做了大量有效的工作，在居住建筑建立適合熱量計(jì)量的供熱系統(tǒng)以及熱量計(jì)量方法方面做了一些示范工程，進(jìn)行了有益的探索，取得了一定的成效。美國到八 十年代末期應(yīng)用的熱量計(jì)量儀表己達(dá)到 250萬臺(tái)。 國外的熱計(jì)量經(jīng)驗(yàn)表明，按照熱量收費(fèi)的制度是 促使用戶自覺節(jié)能的最有效手段，據(jù)統(tǒng)計(jì)，把 大鍋飯 式的采暖包費(fèi)制，改為按實(shí)際使用熱量向用戶收費(fèi)，可節(jié)能 20％～ 30％。但是，采暖分戶計(jì)量收費(fèi)在我國還是一個(gè)全新的話題。 預(yù)付費(fèi)熱量表不僅可以解決供暖系統(tǒng)中耗熱的計(jì)量問題，還大大提高了供暖計(jì)費(fèi)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，杜絕錯(cuò)誤、遺漏等問題，為科學(xué)、及時(shí)、準(zhǔn)確、合理進(jìn)行民用供熱系統(tǒng)的熱能計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、控制提供了有效的工具。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 城鎮(zhèn)供暖是生活環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，將直接影響到城鎮(zhèn)居民的日常生活。系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在儲(chǔ)存芯片 AT24C04A 內(nèi)，防止數(shù)據(jù)丟失。近 年來，國家建設(shè)部、各地建委也相繼頒布了有關(guān)推廣政策，要求實(shí)行采暖分戶計(jì)量。到 20xx 年，全國城市建筑耗能將占能源生產(chǎn)總量的 14％，這就說明，只有堅(jiān)決采取節(jié)約能源的措施才能維持建筑的可持續(xù)發(fā)展。歐洲早在 20世紀(jì)二十年代就開始進(jìn)行按戶計(jì)量，八十年代已全面實(shí)行集中供暖按戶計(jì)量。由于我國熱計(jì)量方面的研究處于起步階段，存在一定程度上的盲目性與試探性，研究中出現(xiàn)了一些問題與爭議，比如國外的熱計(jì)量方式與推廣經(jīng)驗(yàn)是否適合中國國情？國外的熱計(jì)量產(chǎn)品能否在中國完全適用？什么樣的系統(tǒng)能夠應(yīng)用計(jì) 量？面對(duì)我國如此大的市場需求，開發(fā)什么產(chǎn)品、采用什么系統(tǒng)方式能夠經(jīng)濟(jì)、簡單、可靠，在達(dá)到節(jié)能目的的同時(shí)，滿足舒適需要等等，這些都需要我們進(jìn)行更深入地研究和探討。通常一次管網(wǎng)所提供的熱量在熱力站交換成二次采暖熱水和民用生活熱水。東西德統(tǒng)一后，上述法令要求前東德的多層住宅在 1995 年前必須安裝熱計(jì)量裝置。 (3)通過測定用戶的熱負(fù)荷來確定用戶的用熱量 該方法是測定室內(nèi)、外溫度，并對(duì)取體暖季節(jié)內(nèi)的室內(nèi)、外溫差累積求和，然后乘以房間常數(shù)（如體積熱指標(biāo)等）來 確定收費(fèi)。這是最準(zhǔn)確且無 爭議的辦法。 系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)要求為： 所用方案應(yīng) 科學(xué)、工作可靠、經(jīng)濟(jì)適用、便于推廣應(yīng)用； 技術(shù)指標(biāo) 可計(jì)進(jìn)水溫度 3~100℃ 177。但此種方法需要在室外安裝測溫設(shè)備，而并不直接測量供熱量值，不夠精確，容易受到多種環(huán)境因素干擾，另外，也不利于長時(shí)間累計(jì)計(jì)量，偏重對(duì)溫度差的測量。查表得常數(shù)，代入公式即可。 剩余熱能Q 2=Q 1Q (Q 1為用戶所購買熱能和 )。 AT89C51 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 LM35 是一種得到廣泛使用的 溫度傳感器 。 DS18B20 的性能特點(diǎn)： 1）采用單總線專用技術(shù) ,即可通過串行口線 ,也可通過其他 I/O 口線與微機(jī)接口無須經(jīng)過其他變換電路 ,直接輸出被測溫度值 2）無需外圍元件 3）由總線提供電源 4）測溫范圍為 55℃～ 125℃ ,測量分辨率為 ℃ 5）內(nèi)含 64 位經(jīng)過 激光修正的只讀存儲(chǔ)器 ROM 6）適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī) 流量傳感器選擇 市場上熱量表中選用的流量傳感器主要有三種類型：電磁式流量傳感器、超聲波流量傳感器、葉輪流量傳感器。根據(jù)通訊接口把 IC 卡分成接觸式 IC 卡、非接觸式 IC 和 雙界面卡 （同時(shí)具備接觸式與非接觸式通訊接口）。但這類卡的讀寫速度慢，操作時(shí)必須把卡正確地插入到讀寫器的卡槽總才能完成數(shù)據(jù)交換，在一些需要頻繁讀寫卡的場合不方便，而且讀寫器的觸點(diǎn)和 IC 卡的觸腳在外面，造成損壞而接觸不良。非接觸式卡與讀寫器之間采用雙向驗(yàn)證機(jī)制，即讀寫器驗(yàn)證 IC 卡的合法性，同時(shí) IC 卡也驗(yàn)證讀寫器的合法性。 目前我國普遍采用工作人員上門抄表，這樣的方法既浪費(fèi)人力又浪費(fèi)時(shí)間。在通訊速率為 5Kb/s 時(shí)，通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá) 10km。與工業(yè) 80C51 引腳完全兼容。在 AT89S52的基礎(chǔ)上，加復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、 EA引腳信號(hào)及電源即可。 RESET為 復(fù)位輸入。由熱平衡原理可知，兩個(gè)物體接觸后，經(jīng)過足夠長的時(shí)間達(dá)到熱平衡，它們的溫度必然相等。它的特點(diǎn)是：不與被測物體接觸，也不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小。 DS18B20 產(chǎn)品的 特點(diǎn) ： （ 1）只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。頭八位是產(chǎn)品系列編碼，接著的 48位是產(chǎn)品序列號(hào)，最后 8位是循環(huán)冗余 (CRC)校驗(yàn)碼。計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 17 M a y 20 14 S he e t of F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 99 S E \ E X A M P L E S \ D S 18B 2 D BD r a w n B y :R1T1T2T3GNDDQVDDD S 1 8B 20GNDDQVDDD S 1 8B 20GNDDQVDDD S 1 8B 20+ 5V+ 5V+ 5VR2R3P T1T2T2 圖 流量檢測模塊設(shè)計(jì) 液體流量 傳感器 ，可分為有腐蝕液體流量 傳感器 以及沒有腐 蝕液體流量 傳感器 ，這只是從介質(zhì)方面來區(qū)分的，也是在應(yīng)用選要第一個(gè)注意的事項(xiàng)。實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)表明：供熱采暖系統(tǒng)水中的雜質(zhì)主要是 管道中殘留的泥土、雜物、沙礫、黑紅色的鐵銹。干式傳感器的葉輪轉(zhuǎn)速通常是通過磁禍合的方式傳遞給計(jì)數(shù)器的，濕式傳感器則是通過機(jī)械連接的方式進(jìn)行傳動(dòng)，即整個(gè)計(jì)數(shù)器浸在水中。而將探頭安裝在管道的軸向中心的方式因?yàn)槠湟环矫鎳?yán)重?cái)_亂了流場的分布，另一方面其測量的流體流速不具整個(gè)流束截面的代表性，所以是不可取的。無磁流量計(jì)是通過管道中的流體推動(dòng)葉輪不斷地旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速直接決定于流體的流速。通過測量轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速來計(jì)算熱水的流量。 VCC 高于 時(shí)可采用光藕進(jìn)行信號(hào)的隔離，當(dāng) VCC 為 時(shí)，可以不需要光耦隔離，直接接收脈沖信號(hào)。C 接口是首選的。 PCF8563 的多種報(bào)警功能、 定時(shí)器 功能、 時(shí)鐘輸出功能以及中斷輸出功能能完成各種復(fù)雜的定時(shí)服務(wù)，甚至可為 單片機(jī) 提供 看門狗 功能。 四種報(bào)警功能和 定時(shí)器 功 能。 MIFARE 1 卡內(nèi)部有 1K 字節(jié)的 EEPROM 存儲(chǔ)空間，共分為 16 個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)有獨(dú)立的密碼及訪問控制 (包括簡單的讀、寫、邏輯算術(shù)運(yùn)算等 )，可以實(shí)現(xiàn)一卡多用；每張卡在發(fā)行時(shí)即有唯一的 32 位序列號(hào)，確保了卡的唯一性；具有防沖突機(jī)制，可以多張卡一起操作；數(shù)據(jù)保存期為 10 年，可改寫十萬次；可在 20 到+50 攝氏度的范圍內(nèi)正常工作。數(shù)字部分處理 ISO14443A 幀和錯(cuò)誤檢測（奇偶 amp。使用 MFRC522 內(nèi)部產(chǎn)生的 VMID 信號(hào)作為 RX 引腳輸入信號(hào)的偏置。 作為 高集成度讀寫卡系列芯片家族的新成員， MF RC522 與 MF RC500 和 MF RC530 有不少相似之處，同時(shí)也具備諸多特點(diǎn)和差異。 MFRC522 利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在 下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議。 表 引腳功能圖 符號(hào) 管腳號(hào) 描 述 OSCI 1 振蕩器輸入 OSCO 2 振蕩器輸出 /INT 3 中斷輸出（開漏；低電平有效） VSS 4 地 SCA 5 串行數(shù)據(jù) I/O SCL 6 串行時(shí)鐘輸入 CLKOUT 7 時(shí)鐘輸出